Аккумулятор будущего – маховик?

[rutinin.livejournal.com]

Оригинал взят у rutinin в Аккумулятор будущего – маховик?

Дешев. Долговечен. Экологически чист. Энергетические возможности маховика, как накопителя кинетической энергии определяются тремя параметрами: скоростью вращения,  диаметром и массой. Увеличив скорость вращения можно убавить вес и размер, но возникает опасность разрыва маховика центробежной силой.
В молодости я прочитал книжку в поисках "энергетической капсулы"
Ее автор изобрел супермаховик, супервариатор, а если  все это установить на автомобиль, то и он  будет  - супер!Изобретение Нурбея Гулиа заключалось в том, что он придумал маховик навитый из металлической ленты. Такой маховик выдерживал центробежную силу в пять раз большую, чем литой . А при разрыве не разлетался на части, как артиллерийский снаряд, а тормозился лентой о кожух. Супермаховик в вакуумном корпусе с магнитной подвеской и скоростным электродвигателем-генератором для отбора мощности. В общем, жил бы на западе, давно бы уже был мультимиллионером, а не обклеивал квартиру авторскими свидетельствами вместо обоев (у него их три сотни).
С приходом нанотехнологий его изобретение приобрело еще большую значимость. Вот, что он пишет:
>если из такого материала (карбоновое нановолокно) навить супермаховик, то его удельная энергия достигнет 1Мв-час/кг, или в тысячи раз больше, чем у самых перспективных аккумуляторов! Это значит, что на таком накопителе массой в 150 кг легковой автомобиль сможет пройти с одной зарядки свыше 2 миллионов километров — больше, чем способно выдержать шасси. То есть теоретически уже сейчас можно создавать автомобили, которые в течение всего срока службы не требовали бы никакого топлива. Удельная энергоемкость такого сверхнакопителя в 500—1000 кВт·ч/кг позволит, например, создать электромобиль, заряжаемый прямо на сборочном конвейере один раз на весь срок эксплуатации машины. Два-три десятка килограммов нового супермаховика обеспечат накопление дешевой ночной электроэнергии для огромного дома и расходование этой энергии днем. .>
Фантаст, конечно, но идея красивая!



 Американская компания Beacon Power основанная в 1997 году, сделала большой шаг в этом направлении, создав целую линейку тяжелых стационарных супермаховиков, предназначенных  для включения в промышленные энергосети.

Накопители представляют собой цилиндрические емкости, высотой по пояс человека или по грудь, внутри которых на активных магнитных подшипниках  подвешены супермаховики, которые могут раскручиваться до штатных 22,5 тысяч оборотов в минуту.
Расчетный срок службы - 20 лет, диапазон рабочих температур - от минус 40 до плюс 50 по Цельсию. Согласитесь, для химических аккумуляторов трудновато было бы обеспечить такие показатели. Полностью статья тут
У нас придумали, у них сделали. Дело привычное...
Еще видео -  Гулиа о патентах http://my.mail.ru/video/mail/gulia_nurbei/25/32.html#video=/mail/gulia_nurbei/25/32


Источники
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%93%D1%83%D0%BB%D0%B8%D0%B0,_%D0%9D%D1%83%D1%80%D0%B1%D0%B5%D0%B9_%D0%92%D0%BB%D0%B0%D0%B4%D0%B8%D0%BC%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B8%D1%87
http://www.i-r.ru/show_arhive.php?year=2005&month=12&id=1133
http://nurbejgulia.ru/

Comments

[ed-jan-lt.livejournal.com]

- Почему именно 500 или 1000? А если я хочу смотаться на выходные к другу, например, в Вену? Это больше 1000 км в одну сторону. Где я там буду заряжать эту хрень?
- Или в машину должно быть встроено ещё и зарядное устройство? И скока тогда эта машинка будеть весить? (и скока стоить?) Не получится так, что б'ольшая часть энергии аккума будет расходоваться на перемещение массы его самого + вспомогательных механизмов?

Энергия в розетке не сильно дешевле бензина. Она берётся от сжигания газа. Это - в среднем. Кто то жгёт уголь, кто-то - мазут, кто-то - растительное масло. Какую-то часть занимают супердорогие атомная, ветро- и солнечная энергетика. Но ведь, все эти методы могут точно также применяться для получения энергии непосредственно в автомобиле.

[slonohrom.livejournal.com]

понятно что зарядная инфраструктура будет необходима, необходимо и бортовое зарядное устройство
основной вес будет приходится на собственно сам гироаккумулятор - все остальное совсем нетяжелое - смотрите обычные электромобили - у них аккумы самая тяжелая и самая дорогая составляющая, а все остальное по большому счету ерунда.
пока что энергия в розетке сильно дешевле энергии из бензина - просто смотрите тарифы
50л бензина эквивалентно по пробегу автомобиля 130-150 кВт-ч электроэнергии - сравните стоимость того и того. 1500р. против 300-400р (а по низким ночным тарифам 150-200р).
Почему так - фиг знает, видимо потому, что на стационарных больших электростанциях КПД процессов существенно выше и используется самое дешевое топливо - ну и в ночное время электрические мощности недогружены - лучше их догружать так, чем вообще никак.
Проблема в том, что эти необходимые 100-150-200 кВт-ч электроэнергии пока не удается разместить на борту авто достаточно компактно и недорого - например, у Теслы аккум на 85 кВт-ч весит около тонны и стоит больше 20000 долларов.
То же и с гироаккумуляторами - пока что проблема с энергоемкостью - при существующих технологиях энергоемкость совершенно недостаточная.
А вопрос цены - имхо вопрос массового выпуска.
ДВС тоже непростой агрегат и не 3 копейки стоит.

[ed-jan-lt.livejournal.com]

В автомобиле нет особо тяжёлых частей, однако их насколько много, что в сумме набегает полторы тонны.

Пока что большинство автомобилей ездят на бензине - просто посмотрите в окно. Но мы, вроде как, говорим о перспективах, а не о том что есть на данный момент.
И почему такая избирательность? Если вы хотите сравнивать цену на электроэнергию в точке, где она одна из самых дешёвых, тогда уж и цену на бензин берите где-нить в Венесуэле.

Вопрос цены - это, прежде всего, вопрос целесообразности. Если будет выгодно - тогда и появится массовый выпуск. А если не выгодно - это просто хобби отдельных личностей. Как коллекционирование монет - практической ценности не имеют, но ценятся за уникальность.

[slonohrom.livejournal.com]

Не очень понимаю смысл этой дискуссии.
Электроавто за исключением аккумулятора энергии имеет сплошные плюсы в плане веса.
Коробка передач не нужна - минус вес.
Удельная мощность электродвигателей выше чем у ДВС раза в 3-4 - минус вес.
Отрицательная сторона - худшая энергоемкость аккумулятора по сравнению с бензином/дизтопливом/газом.
Поэтому и ездят на горючке - только так обеспечивается приемлемая автономность транспортного средства.
Также жидкое топливо проще хранить/запасать, проще/дешевле логистическая инфраструктура - АЗС, хранилища, бензовозы.
Для электроинфраструктуры необходимы зарядные станциии, более гибкое управление энергосистемами, разветвленная сеть энергокоммуникаций с достаточной мощностью, резервные мощности, промышленные накопители энергии на тех же аккумуляторах.
В общем, все считать надо, что выгоднее.
Если бензин будет по 10р. - вопросов нет. Только не будет он по 10р. А вот по 50-60р, как в Европе - вполне реально с нашим налогообложением.
С другой стороны, стоимость электроэнергии в РФ сопоставима со стоимостью в США, и ненамного дешевле, чем в Западной Европе, где капитализм, рынок и т.п.
Теоретически использование электроэнергии выгоднее жидкого горючего, но все упирается в эффективные и относительно недорогие аккумуляторные технологии. Которых пока нет, но возможно появятся в ближайшем будущем.

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Вот именно - нет смысла дискутировать о том, что выгоднее на данный момент. Это и так видно.
А в анализе теоретических возможностей, которые могли бы быть реализованы в будущем, неуместно приводить аргументы типа: "посмотрите сколько стоит сейчас... "

Поэтому ещё раз повторяю: разговор об источниках энергии, а не о стоимости конкретной реализации на сегодняшний день. Электроэнергия это скорее средство передачи энергии, а не какая-то самостоятельная субстанция. Слово электроэнергия с успехом можно заменить на словосочетание - генератор + провода. Источник энергии, чаще всего - газ. Его можно жечь на ТЭЦ, передавать энергию по проводам и запасать в аккумуляторе, а можно жечь непосредственно в автомобиле. Эксплуатационные издержки в первом способе гораздо больше. Так что, теоретически соперничают не источники энергии, а схемы распределения:
- газопровод-ТЭЦ-ЛЭП-станция зарядки-аккумулятор-электродвигатель, или
- газопровод-станция сжижения-транспортировка на АЗС-заправка-баллон-ДВС (или - генератор + электродвигатель).

У второго способа несомненные преимущества:
- зарядка занимает всего пару минут (правда, есть предложения использовать сменные аккумуляторы)
- масса меньше в десятки раз.
- можно использовать огромный парк автомобилей с ДВС, без труда настраивая их на различные виды топлива: от дизеля до водорода.

[slonohrom.livejournal.com]

1. Аргументы вполне разумные, т.к. перекос в ценах возникает не только из-за налоговой/акцизной/тарифной политики, но и реальная себестоимость тоже сказывается.
2. Да, две схемы распределения. Но во втором случае источником могут выступать только жидкие углеводороды, тогда как в первом случае на ЭС может использоваться абсолютно любой источник энергии помимо жидких УВ - уголь, течение рек, атомные реакции, ветер, солнце, приливы. Поэтому, кстати, энергия по первой схеме и оказывается дешевле, чем по второй. А газ жгут на ЭС до сих пор - просто много его еще и он дешевый при трубопроводной перекачке. Станет его меньше/дороже - разумнее будет его использовать только в нефтехимии, а энергию получать из того, что менее дефицитно/дешевле.
Вопрос - почему жд практически все на электротяге? Тепловозы же на соляре были и есть? Однако же потратились на электроинфраструктуру, контактную сеть и т.д. - значит был резон еще тогда, 50 лет назад, когда нефтепродуктов как грязи было за копейки.
3. Скорость зарядки - вопрос инфраструктуры. На специализированных зарядных станциях это будет происходить достаточно быстро - час-два и поехал - можно совмещать с обедом, передыхом - вообще без перерывов долго ездить не рекомендуется по медицинским соображениям.
Масса, вес - вопрос прогресса технологий. Но даже сейчас этот вес не является какой-то запредельной величиной. И о каких десятках раз вы говорите? Нету десятков даже сейчас. Или вы сравниваете вес бака с весом аккумулятора? Так надо сравнивать системы в комплексе.
Обновление парка так или иначе будет происходить. Никто же не заставляет единовременно переходить. Все постепенно, постепенно. А насчет "без труда" вы преувеличиваете. С бензина на дизель, ага, без труда. Да то же газобалонное оборудование поставить - определенная процедура, оборудование и стоит вполне ощутимых денег. И переход на водород "без труда" тоже доставляет, ага.

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Почему только жидкие углеводы? Теоретически никто не мешает поставить на автомобиле солнечную батарею или котёл с топкой для дров. Ещё лучше пойдёт газ. Причём - не обязательно ископаемый. Метан, образующийся при разложении отходов, тоже отлично горит. Ещё экологичнее - водород. А чуть подняв температуру можно использовать более энергоёмкое топливо, например - магний.
...Впрочем, пока жидкие углеводы обходятся дешевле, почему надо от них отказываться? Вот когда население созреет до мысли ввести солидный акциз за порчу экологии и цена не бензин подскочит ещё раза в 2, тогда все массово будут переходить на другие виды топлива.

Потенциал ГРЭС практически исчерпан и составляет небольшую долю в общем объёме производимой энергии. Ветряки пока не окупают себя (как и солнечная энергетика). Атомные станции кажутся дешевыми только при советской методике подсчёта расходов. Поэтому основным топливом для ЭС является газ, потому что он дешёвый и не так коптит как уголь или солярка.

[ed-jan-lt.livejournal.com]

Скорость зарядки ограничена технологией процесса. Если пустить слишком большой зарядный ток, аккумулятор просто разрушится. И опять же - всё упирается в стоимость. У дешёвых аккумов полная зарядка происходит за десятки часов, а те что можно зарядить за пару часов стоят совсем других денег.
В любом случае, имея сменного водителя - не очень удобно тратить часы на зарядку в дороге.

Газовый баллон весит 30-40 кг. Бак с бензином - ещё легче. А аккум - до тонны и - чём легче, тем - дороже.
Понятно, что надо рассматривать в комплексе. С философской точки зрения выгоднее взять дешёвый газ, а вместо тяжёлого и дорогого аккума, поставить например, не примитивный ДВС, который использует только кинетическую энергию расширения газов, а качественную камеру сгорания с полной утилизацией тепла. Думаю, будет выигрыш и в массе, и в стоимости агрегата, и в КПД, и в долговечности, намного превышающей количество циклов зарядки\разрядки аккума.

Когда автомобиль стоимостью в среднем 70 т. евро переоборудуется на газ за день и стоит это удовольствие всего 500-800 евро - это я называю "без труда". Даже для старой колымаги купленной за 5-10 т евро, установка газа не составит более 5-10% стоимости. Если же говорить о смене заводской технологии чтобы автомобили сразу комплектовались с газовым оборудованием - это вообще копейки.
Аналогично, дизельные движки, почти без переделки могут использовать растительное масло к радости сторонников ЗОЖ.

Впрочем, есть ещё один фактор в выборе - лобби. И он - решающий. Производитель, например, солнечных панелей будет проталкивать свою продукцию, не зависимо от того, насколько это выгодно человечеству в целом. Ведь он имеет с этого прибыль, рабочие места и т.д. и т.п. Точно также, все другие производители лоббируют свою продукцию. Борьба идей уже давно заменена борьбой интересов.